4. Isomerie Tento pojem vyjadřuje skutečnost, kdy jednomu sumárnímu vzorci přísluší více struktur. Vzhledem k tomu, že veškeré vlastnosti fyzikální i chemické jsou podmíněny strukturou a nikoliv jen poměrným zastoupením jednotlivých prvků, představují isomery zcela rozdílné sloučeniny. (apř. mezi isomery sumárního vzorce 2 nalezneme plynný methylnitrit -- i nitromethan - 2 o bodu varu 101 a obě sloučeniny se od sebe zásadně liší i chemickou reaktivitou). o se týče možnosti vzájemné přeměny isomerů, setkáváme se zde na jedné straně takřka s nepřekonatelnými potížemi, na druhé straně však známe sloučeniny, které na svůj isomer přecházejí snadno a někdy velmi snadno. Takovou isomerii pak označujeme jako tautomerii. Velké množství různých typů isomerie můžeme rozdělit do dvou velkých skupin. Isomerii, kde při znázornění jednotlivých isomerů vystačíme s rovinnými strukturními vzorci nazýváme isomerií rovinnou. Isomery se zde vždy liší základní strukturou a mají i odlišné názvy. V případě, že struktura znázorněná jednoznačně rovinným strukturním vzorcem může ještě vytvářet různé stabilní prostorové formy, hovoříme o isomerii prostorové (zde i základní název všech prostorových isomerů je většinou stejný). 4.1. Isomerie rovinná Jak již bylo řečeno, isomery se zde liší základním strukturním uspořádáním a prostorové uspořádání nás v tomto ohledu nezajímá. Patří sem: 4.1.1. Isomerie polohová apř. Isomery se liší polohou substituentu v alifatickém i cyklickém řetězci. 2 propan-1-ol 3 propan-2-ol l l 2 l l 3 2 l l l 3 1,1-dichlorpropan 1,2-dichlorpropan 1,3-dichlorpropan 2,2-dichlorpropan l 70
o-xylen m-xylen p-xylen tribrombenzeny Br Br Br Br Br Br Br Br Br 1,2,3-1,2,4-1,3,5- vicinalni (v) asymetricky (as) symetricky (s) 4.1.2. Isomerie násobných vazeb Isomery se liší polohou, případně i počtem a typem násobných vazeb, např. uhlovodík 4 6 2 3 2 2 2 3 buta-1,2-dien buta-1,3-dien but-1-yn but-2-yn U isomerie násobných vazeb se můžeme setkat s případy, kdy nenasycená sloučenina přechází na svůj isomer poměrně snadno (nejčastěji za katalýzy). V případě, že vzájemná přeměna je velmi snadná, hovoříme o tautomerii. apř. tautomerie oxo-enolová (Q = hyperkonjugující skupina, viz. str. 113) Q B - Q tautomerie ketimino-enaminová 2 tautomerie azo-hydrazonová Ar Ar 71
4.1.3. Isomerie řetězová Isomery se liší různým stupněm větvení řetězce. Za typický příklad může sloužit řetězová isomerie u alkanů n 2n2, kde nejnižším uhlovodíkem, u kterého se tato isomerie vyskytuje, je butan 4 10 se dvěma isomery pentan se třemi isomery 3 3 butan 3 3 2-methylpropan 3 pentan 2-methylbutan 2,2-dimethylpropan S délkou řetězce těchto isomerů rychle přibývá, jak vyplývá z následující tabulky pro alkany n 2n2 n 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 Počet řetězových isomerů 1 1 1 2 3 5 9 18 35 72 159 355 802 Bylo vypočteno, že eikosan 20 42 (n = 20) má 360319 řetězových isomerů. 4.1.4. Isomerie cyklo-řetězová Zde se můžeme setkat s celou řadou typů. 4.1.4.1. yklořetězová isomerie mezi nenasycenou alifatickou a cyklickou strukturou apř. 4 8 2 2 but-1-en cyklobutan 6 10 2 2 2 hexa-1,5-dien cyklohexen V případě, že vzájemná přeměna isomerů je velmi snadná, hovoříme o cyklo-řetězové tautomerii, např. 72
2 4.1.4.2. Struktury lišící se velikostí cyklu apř. 4 8 cyklobutan methyl-cyklopropan 3 5 10 cyklopentan metyl-cyklobutan 1,1-dimetyl-cyklopropan 1,2-dimethyl-cyklopropan ethyl-cyklopropan 4.1.4.3. yklické struktury lišící se počtem a velikostí cyklů apř. 5 8 cyklopenten bicyklo[2,1,0]pentan spiro[2,2]pentan 10 8 naftalen azulen 12 18 bicyklo[6,4,0]dodeka-3,10-dien V případě, že k vzájemné přeměně isomerů dochází velmi snadno, hovoříme o valenční tautomerii. 73
apř. cyklookt-1,3,5-trien bicyklo[4.2.0]okt-2,4,dien 4.1.5. Isomerie radikálová (skupinová, metamerie) Isomery se liší délkou řetězce vázaného na centrální atom a setkáváme se s ní nejčastěji u etherů, thioetherů a aminů. apř. ( ) m ( ) mohou být m a n libovolná celá čísla, avšak mn = konstanta, takže konkrétně jsou metamery např. n Ještě více kombinací může být u aminů nebo silanů ( ) m ( ) n ( ) o mno = konst. ( ) m ( ) p Si ( ) n ( ) o 4.2. Isomerie prostorová Jak říká název, zde se isomery jediné sloučeniny, vyjádřené jediným rovinným strukturním vzorcem, liší prostorovým uspořádáním. Dělí se do dvou skupin: na isomerii geometrickou a isomerii optickou. 4.2.1. Isomerie geometrická S touto isomerií se setkáváme u systémů, kde je zabráněno volné otáčivosti a úhel vazeb vycházející z těchto atomů jsou menší než 180. Z toho vyplývá, že se jedná o sloučeniny obsahující dvojnou vazbu nebo o sloučeniny s trojčlenným a čtyřčlenným cyklem. o se týče nomenklatury, jsou-li substituenty na téže straně systému, označují se v jednoznačných případech u uhlíkových systémů předponou cis-, jsou-li na straně opačné předponou trans-, u systému dusíkatých pak syn- a anti-, není-li jasné, které substituenty bereme v potaz pro zmíněnou nomenklaturu, očíslujeme substituenty dle způsobu ahnova, 74
Ingoldova a Prelogova (viz.str. 24) a jestliže jsou substituenty s nejnižším indexem na téže straně, označujeme tento isomer písmenem Z (zuzammen), jsou-li na straně opačné písmenem E (entgegen). To vše nejlépe vyplývá z následujících příkladů: 4.2.1.1. Substituované alkeny 3 cis-but-2-en Z-but-2-en 3 l F Z-1-chlor-1-fluor-propen 3 trans-but-2-en E-but-2-en 3 F l E-1-chlor-1-fluor-propen 4.2.1.2. Kumulované systémy s lichým počtem kumulovaných násobných vazeb U těchto systémů rovněž leží koncové skupiny v jedné rovině, avšak buď na stejné nebo opačné straně systému. A B A ( ) ( ) n = 1, 2, 3, 4, 5... 2n 1 2n 1 B Z- E- 75
4.2.1.3. Dusíkaté nenasycené sloučeniny syn-aldoxim Z-aldoxim syn-azobenzen Z-azobenzen anti-aldoxim E-aldoxim anti-azobenzen E-azobenzen Z-2-oximinocyklohexanol E-2-oximinocyklohexanol 4.2.1.4. Substituované trojčlenné a čtyřčlenné cykly Vzhledem k tomu, že zde nemůže docházet k volnému otáčení kolem vazeb v těchto cyklech,leží substituenty nad a pod rovinou těchto cyklů, takže nastává podobná situace jako u dvojné vazby. B A Substituenty A a B jsou vzájemně v poloze cis- (Z), substituenty A a nebo B a jsou vzájemně v poloze trans (E). Totéž platí pro kruh čtyřčlenný. B A 4.2.1.5. Vícečlenné cykly Zde vzhledem k zanedbatelnému Beyerovu a Pitzerovu pnutí (viz. kapitola 5.2.) může docházet k otáčení kolem vazeb, také tyto cykly nejsou planární a vazby vycházející z těchto 76
cyklů již nemají tak jednoznačný směr jako u nízkých cyklů.(např. u cyklohexanu se substituenty v polohách 1 a 2, které se v diaxiální konformaci jeví jako trans- se stabilizují do diekvatoriální konformace, což klasické trans-uspořádání vůbec nepřipomíná. Blíže bude o tomto pojednáno v kapitole 5.2., str. 142-143). A B B A 4.2.2. Isomerie optická 4.2.2.1. Základní pojmy ázev této prostorové isomerie souvisí s vlastnostmi některých látek, totiž schopností stáčet rovinu polarizovaného světla. těchto látkách pak hovoříme jako o opticky aktivních látkách. Je zajímavé, že celá živá příroda je asymetrická, takže všechny, jak jednoduché metabolity, tak i biopolymery včetně proteinů a nukleových kyselin jsou opticky aktivní. Úhel, o který stáčí opticky aktivní látka rovinu polarizovaného světla doprava nebo doleva můžeme kvantitativně změřit pomocí polarimetru a dochází-li k otáčení doprava, označujeme to dnes znaménkem (), u levotočivé látky znaménkem (-). Ponechme fyzikální podstatu tohoto jevu fyzice a fyzikální chemii, my se zde budeme zabývat pouze jeho praktickými důsledky pro organickou chemii. Každou opticky aktivní látku můžeme charakterizovat tzv. specifickou rotací [α], definovanou vztahem [α] * t.c = 100 kde α je naměřený úhel, c - koncentrace, l je délka kyvety v dm, je označení použité vlnové délky polarizovaného světla (α závisí na vlnové délce), velmi často je to d-linie sodíkové lampy 5890 A. Smysl stáčení roviny polarizovaného světla se dříve označoval písmeny d (dexter) pravotočivý a l (laevus) levotočivý, dnes se používá znaménko () pro pravotočivé sloučeniny a (-) pro levotočivé a písmena D a L se používají pro označení genetické souvislosti těchto sloučenin s příbuznými sloučeninami, což přímo nemusí souviset se smyslem rotace, takže máme např. L () kyselinu mléčnou nebo D (-) fruktosu. Již velmi dávno se zjistilo, že roztoky opticky aktivních krystalů (monoklinických nebo triklinických) některých anorganických sloučenin jsou opticky inaktivní. Bylo proto překvapením, že u některých organických sloučenin byla zjištěna optická aktivita nejen v krystalickém stavu, ale i v jejich roztocích. Z toho vyplývá, že optická aktivita je vázána nikoliv jen na krystalovou mřížku, jak tomu bylo u některých anorganických sloučenin, ale na jednotlivé molekuly. Bližším studiem prostorového uspořádání těchto molekul se zjistilo, že se jedná o molekuly asymetrické, které nemají žádný prvek symetrie. α l.c 77
Dále proto uvedeme nejčastější situace, které vnášejí do molekuly asymetrii, abychom je mohli posoudit již z rovinného strukturního vzorce a nemuseli si brát na pomoc prostorový model. 4.2.2.2. Typy asymetrických molekul 4.2.2.2.1. Asymetrický atom ejčastěji se jedná o sp 3 hybridizovaný čtyřvazný atom, jehož všechny valence jsou obsazeny různými substituenty. 1 1 1 4 2 4 Si 2 4 2 3 Z prostorového modelu např. 1 2 3 vyplývá, že zde neexistuje žádný prvek symetrie. Teoreticky by bylo možno očekávat asymetrii a trojvazného atomu s sp 3 hybridizací, jak je např. terciárního aminu s různými substituenty. Vzhledem k snadnému překlápění substituentů však nebyla v tomto případě asymetrie pozorována. 3 4 3 1 3 2 1 3 2 4.2.2.2.2. Asymetrie u derivátů systémů se sudým počtem kumulovaných násobných vazeb apř. 1 1 2 3 4 (Zde substituenty 1 2 a 3 4 leží v rovinách na sobě kolmých). Také tyto systémy nemají žádný prvek symetrie. 2 3 4 4.2.2.2.3. Asymetrie způsobená znemožněním volné otáčivosti a) ejznámějším typem asymetrie tohoto typu je atropoisomerie, poprvé pozorovaná u derivátů bifenylu s objemnými substituenty v o-polohách: 78
A c A D B D B (ewmanova projekce) Vzhledem k tomu, že ze sterických důvodů nemůže docházet k otáčení benzenových jader, je celý útvar asymetrický. b) Podobně je tomu např. u tak zvaných ansa-sloučenin, např. 3 ( ) n Zde záleží možnost volného otáčení na délce řetězce, čili na čísle n. Je-li n < 6, je molekula asymetrická. 4.2.2.2.4. Jiné asymetrické útvary K nejasymetričtějším útvarům patří šroubovice, což se projevuje vysokými hodnotami specifické rotace. Typickým příkladem jsou heliceny. apř. hexahelicen není planární, jak by vyplývalo z uvedeného vzorce, u něhož by docházelo k deformacím valenčních úhlů, ale šroubovice, kde cykly A a F jsou nad nebo pod sebou. D E B F A Tomu též odpovídá neobyčejně vysoká hodnota specifické rotace. [α] D = ± 3640 4.2.2.3. Sloučeniny obsahující jedno asymetrické centrum bsahuje-li molekula jen jedno asymetrické centrum (je zcela lhostejné, je-li to asymetrický atom nebo jiný typ asymetrie), jsou zde možné dva optické isomery, které jsou zrcadlovými obrazy a nazývají se antipody. Tak např. u sloučeniny s asymetrickým atomem, jako je např. kyselina mléčná, můžeme tyto antipody znázornit jak prostorovými modely, tak projekčními vzorci. 79
vzájemné zrcadlové obrazy 3 Fischerova projekce Kyselina D(-) mléčná Kyselina L()mléčná Jeden antipod nemůžeme s druhým ztotožnit žádnou operací, jako je např. otočení kolem různých os. Jedinou možností, jak ztotožnit jeden antipod s druhým je zrcadlový obraz tohoto druhého antipodu. Antipody jsou z hlediska jejich vlastností vyjímečné ve srovnání se všemi ostatními typy isomerie u nichž se isomery zásadně liší ve všech chemických a fyzikálních vlastnostech. V čem se antipody shodují: a) Ve všech fyzikálně-chemických konstantách, včetně spekter až na znaménko optické rotace. b) Absolutní hodnotou specifické rotace. c) eaktivitou se všemi reaktanty, které však nesmějí být asymetrické. V čem se antipody liší: a) Krystaly antipodů (v monoklinické nebo triklinické soustavě) jsou vzájemně zrcadlovými obrazy. Jedná se o tzv. enantiomorfii. b) Smyslem otáčení roviny polarizovatelného světla, při zachování hodnoty tohoto otáčení. (apř. D-mléčná kyselina má [α] D = -2,6 ; L-mléčná kyselina má [α] D = 2,6. c) Vzájemnou interakcí s další asymetrickou sloučeninou. Zde již je rozdíl, zda s nějakou asymetrickou sloučeninou reaguje antipod () nebo antipod (-). Přitom nezáleží na typu interakcí, zda se jedná o reakci za vzniku kovalentních vazeb nebo o tvorbu solí nebo o molekulární komplexy. Ekvimolekulární směs obou antipodů vytváří racemickou směs, jejíž roztoky nestáčejí rovinu polarizovatelného světla, mohou vytvářet i racemické krystaly (racemáty) v symetrických soustavách. (Pojem racemátu vznikl generalizací z latinského názvu kyseliny hroznové acidum racemicum, což jest ekvimolekulární směs kyseliny D- a L- vinné). acemickou směs lze na antipody rozštěpit (viz dále). 4.2.2.4. Diastereomerie bsahuje-li molekula n asymetrických center libovolného typu, činí počet isomerů p = 2 n. Jisté je, že v tomto počtu musí být zahrnuty dvojice antipodů. V případě, že n 2 je 80
pak jasné, že kromě antipodů zde musejí existovat další optické isomery a to jsou diastereomery. ejlépe to vyplyne, zvolíme-li si jako příklad sloučeninu se dvěma asymetrickými centry jako je trihydroxybutanal * *.().(). Již z takto znázorněného rovinného strukturního vzorce vyplývá, že sloučenina obsahuje 2 asymetrické atomy uhlíku, takže bude mít 4 optické isomery, které můžeme znázornit následujícími prostorovými vzorci. a Fisherovými projekčními vzorci: I II III IV (D-erythrosa) (L-erythrosa) (D-threosa) (L-threosa) Je zcela zřetelné, že sloučeniny I a II jsou zrcadlovými isomery čili antipody, stejně tak jako dvojice III a IV. Položíme-li si otázku, jaký je vzájemný vztah sloučenin I-III, I-IV, II-III a II-IV vidíme, že se nejedná o zrcadlové isomery, ale o isomery lišící se vzájemnou korelací asymetrických center a tento typ optické isomerie se nazývá diastereomerií. V našem případě, který jsme zvolili z chemie sacharidů je tedy zřejmé, že vypočtené 4 optické isomery vytvářejí 2 diastereomery, z nichž každý má svůj antipod. V čem se vzájemně odlišují diastereomery? Ve všech vlastnostech fyzikálních a chemických, tak jak je tomu u všech jiných isomerů (kromě antipodů). Číselná hodnota jejich specifické rotace je zcela rozdílná a to nejen co do znaménka. dlišnost diastereomerů je často vyjádřena i různými názvy, jak je uvedeno v našem příkladě. Zbývá snad jen vysvětlit význam písmen D a L-, která jak již bylo řečeno, označují genetickou souvislost v našem případě s řadou aldoz. I když se jedná o poměrně specialisovanou oblast organické chemie, může nám genetická řada aldoz posloužit nejen k vysvětlení genetických souvislostí, ale i jako velmi názorný příklad diastereomerie. Jako genetický základ aldoz byl zvolen glyceraldehyd, který má jedno asymetrické centrum a má tudíž dva antipody 81
D()glyceraldehyd L(-)glyceraldehyd d obou těchto antipodů můžeme odvodit všechny ostatní aldozy myšleným (ale lze to učinit i chemickým) postupným včleňováním skupiny - mezi 1. a 2. atom. Učiníme-li to postupně u D-glyceraldehydu, obdržíme tak všechny diastereoisomerní aldozy řady D, poněvadž poslední asymetrické centrum od skupiny stále zůstává centrem tohoto D-glyceraldehydu, kdežto všechny antipody těchto diastereomerů obdržíme tímtéž způsobem z L-glyceraldehydu. D-glyceraldehyd Tetrosy D-erythro-(sa) D-threo-(sa) Pentosy D-ribo-(sa) D-arabino-(sa) D-xylo-(sa) D-lyxo-(sa) exosy D-alo-(sa) D-altro-(sa) D-gluko-(sa) D-mano-(sa) D-gulo-(sa) D-ido-(sa) D-galakto-(sa) D-talo-(sa) ázvy uvedených aldos řady D (u všech je poslední asymetrické centrum vpravo jako u D-glyceraldehydu) jsou zde pro názornost rozděleny na předponu a koncovku v závorce, která označuje, že se jedná o aldosy. Předpony 82
mají obecnější význam a lze je použít pro vyznačení vzájemné korelace asymetrických center u libovolných sloučenin. apř. následující Fischerův projekční vzorec antibiotika chloramfenikolu 2 l 2 lze díky podobné korelaci optických center jako u D-threosy označit jako D-threochloramenikol. Vrátíme-li se k předchozímu schématu genetické řady aldoz vidíme, že z každé nižší aldosy vznikly další dva diastereomery aldosy vyšší. Ty se tedy liší od tohoto základu pouze na asymetrickém centru nejblíže skupině. Takové dva diastereomery u cukrů nazýváme epimery. Epimerní je tedy např. erythrosa s threosou, nebo ribosa s arabinosou a glukosa s manosou. Při odvozování počtu isomerů podle počtu asymetrických center dle rovnice p = 2 n musíme dát pozor, zda v tomto počtu nebudou zahrnuty i případy, kdy molekula jako celek je symetrická a tedy i opticky inaktivní (a na rozdíl od racemátu pochopitelně neštěpitelná). Takový diastereomer se obvykle označuje předponou meso. Tak např. u kyseliny 2,3-dihydroxyjantarové ().(). * * by bylo podle počtu asymetrických center možno očekávat 4 optické isomery I II III IV kyselina D-vinná kyselina L-vinná kyselina mesovinná Jak z prostorových modelů, tak i z Fischerových projekčních vzorců vyplývá, že sloučeniny I a II jsou vzájemné antipody, kdežto sloučeniny III a IV jsou totožné a vzhledem k tomu, 83
že jsou symetrické vzhledem k rovině mezi atomy 2 a 3, je kyselina mesovinná opticky inaktivní. V uvedeném případu tedy máme pouze 3 optické isomery. Dvě antipodní kyseliny vinné a s nimi diastereomerní kyselinu mesovinnou. Ekvimolekulární směs kyseliny D a L- vinné je v přírodě známá jako kyselina hroznová (acidum racemicum)), která je opticky inaktivní, ale na rozdíl od kyseliny mesovinné štěpitelná na oba antipody kyseliny vinné. 4.2.2.5. Metody štěpení racemátů na antipody neb získání jednoho antipodu z racemické směsi. acemická směs může existovat jak v roztoku, tak jako směs obou antipodů ve formě směsi obou enantiomorfních krystalických forem nebo ve formě racemických krystalů, kde jsou v krystalové mřížce ve stejném poměru zastoupeny oba antipody a krystalují pak v symetrické krystalové soustavě (např. kubické nebo hexagonální) a je opticky inaktivní. Vzhledem k tomu, že téměř všechny fyzikální konstanty obou antipodů jsou shodné (viz. str. 82), nemůžeme k dělení racemické směsi použít běžných separačních metod. Princip dělení musí být proto založen na několika málo odlišnostech těchto antipodů, které jsou prezentovány rovněž na str. 82. 4.2.2.5.1. Dělení na základě enantiomorfie Zde se využívá odlišností monoklinických nebo triklinických krystalů obou antipodů, které jsou vzájemně zrcadlovými obrazy. Tato metoda již patří historii a je velmi těžko proveditelná a málo účinná. Jednak je třeba, aby racemická směs vykrystalovala z vhodného rozpouštědla tak, aby zde byly přítomny zvlášť obě enantiomorfní formy krystalů a nikoliv symetrické krystaly racemátu a dále je třeba, aby enantiomorfní krystaly byly dobře vyvinuty a bylo je možno (za použití lupy) mechanicky oddělovat. To se však daří jen ve velmi malé míře. K dělení nemůžeme totiž použít málo vyvinuté krystaly nebo srostlice, kterých bývá většina. 4.2.2.5.2. Dělení na základě převedení racemické směsi na směs dvou diastereomerů Tento způsob, který může být proveden v různých modifikacích je nejefektivnější a nejčastěji používaný. Princip je ten, že racemickou směs necháme zreagovat s vhodnou asymetrickou sloučeninou (pouze jediný antipod), takže vznikne směs diastereomerů, které díky odlišným fyzikálním konstantám jsou dělitelné za použití vhodných separačních metod. značíme-li racemickou směs jako DL a další asymetrickou molekulu, která je schopná reagovat jako D, pak celý proces můžeme schematicky znázornit následovně: DL separace 2 D DD LD smes diastereomeru odstepeni D DD D LD L odstepeni D 84
Je zcela lhostejné, jaký druh interakcí mezi antipody D a L a mezi další asymetrickou molekulou D nastává. Může to být např. tvorba solí, vznik kovalentních vazeb (např. esterifikace), ale i vznik různě pevných molekulárních komplexů. Tak např. k dělení racemátů kyselin se používá opticky aktivní báze a naopak. Demonstrováno je to na štěpení racemické kys. mandlové. 85
2 -. 3. 2 -. 2 racemická kyselina mandlová D-pervitin směs dvou diastereomerních solí separace -. 2 -. 2 - - - - vodný roztok soli kys. D-mandlové vodný roztok soli kys. L-mandlové D-pervitin ve vodě nerozpustný D-pervitin ve vodě nerozpustný 3 3 kyselina D-mandlová kyselina L-mandlová 86
Při dělení racemických aromátů se používá tvorba donor-akceptorových komplexů s elektrondeficitními asymetrickými molekulami. apř. 2 2 2 2 2 = T T T a podobném principu je založeno i chromatografické dělení racemické směsi za použití asymetrického sorbentu. Zde se využívá rozdílnosti adsorpčních sil každého z antipodů. 4.2.2.5.3. Získání jen jednoho antipodu z racemické směsi Tato metoda je vlastně založena na stejném principu jako metody předešlé, tj., že antipody se liší v reaktivitě s další asymetrickou komponentou. V tomto případě však dochází k chemické přeměně jednoho z antipodů. becně to můžeme znázornit schématem: DL E D L E racemická směs asymetrická reakční komponenta (enzym) chemicky chemicky přeměněný antipod L pozměněný enzym Jedná se tedy o stereospecifickou enzymatickou přeměnu jednoho z antipodů za vzniku jiné sloučeniny, takže nezreagovaný antipod s produktem enzymatické přeměny jsou rozdílné látky od sebe dělitelné. apř.. 2 2 racemická kyselina mléčná AD AD kyselina kys. L-mléčná pyrohroznová 87
(AD = oxidovaná forma nikotinamid adenin dinukleotidu, což jest prosthetická složka laktát dehydrogenásy). 4.2.3. Význam dělení racemických směsí Jak již bylo řečeno, celá živá příroda je založena vždy na jednom antipodu asymetrických molekul, např. u cukrů je to řada D, u aminokyselin a proteinů řada L: S tím souvisí i biologická aktivita antipodů asymetrických sloučenin. apř. u léčiv známe mnoho případů, kdy jeden antipod je účinnější než druhý, nebo že účinný je jen jeden z antipodů, ale i situace, kdy každý z antipodů má zcela rozdílnou účinnost. (apř. u conterganu (thalidomidu) * má -antipod účinky sedativní, kdežto S-isomer je kromě toho i inhibitorem angiogeneze, což se bohužel zjistilo až na základě velmi neblahých teratogenních účinků při podávání racemického contergenu těhotným ženám). Všechny syntézy, při nichž vzniká nové asymetrické centrum (kromě syntéz asymetrických) vedou vždy ke vzniku racemátů. apř. 2 2 2 Pd takže jedná-li se nám o použití vzniklého produktu v biologických systémech, musíme vzniklou racemickou směs rozdělit na antipody, z něhož zpravidla jen jeden má požadovanou účinnost. 88